钢管再生混凝土短柱轴压力学性能研究

【摘要】：随着建筑业的快速发展,建筑物建造和拆除施工过程中产生了大量的建筑垃圾,其中30%~40%为废混凝土,由此引起的占地、环境污染等问题已逐渐受到国内外学者的重视。目前,将采用废混凝土配制而成的再生混凝土运用于建筑工程中被公认为是实现建筑资源可持续化的重要措施之一,具有重要的现实意义和社会意义。然而,由于再生混凝土的力学性能相对于普通混凝土有所下降且变异性增大,目前大多用于道路等非结构体系中,为了更好的利用再生混凝土,一些学者从组合结构的角度考虑将其灌入钢管中形成钢管再生混凝土,对再生混凝土的力学性能进行改善,并发挥钢管和再生混凝土各自的力学优势,为废弃混凝土的资源化利用提供了重要途径。钢管再生混凝土作为一种新型结构构件,目前关于此方面的研究尚处于起步阶段。本文针对钢管再生混凝土短柱轴心受压力学性能进行了较为深入的试验研究和理论分析,具体进行了以下几方面的工作: (1)进行了钢管再生混凝土及钢管普通混凝土短柱在轴心荷载作用下的试验研究,观察并研究了试件在轴心压力作用下荷载与纵向、横向变形间的关系,以及试件的破坏模式;通过试验结果分析了试件的含钢率、钢材强度、核心再生混凝土强度及其粗骨料取代率等参数对钢管再生混凝土短柱轴向压力与纵向变形关系曲线的影响。 (2)基于试验测得的各级荷载作用下试件钢管的纵向及横向应变,采用数值分析方法计算得到钢管各测点应力状态的变化,并通过平衡条件获得了核心再生混凝土的应力变化规律,从而明确了轴向压力作用下钢管与核心再生混凝土对试件极限承载力的贡献,以及钢管与核心再生混凝土的相互作用。 (3)利用ABAQUS有限元软件建立了可用于分析钢管再生混凝土轴心受压短柱的有限元模型,并通过本文试验数据验证了模型的合理性。 (4)进行了钢管再生混凝土短柱轴心受压力学性能的参数分析,分析了含钢率、钢材屈服强度、核心再生混凝土轴心抗压强度及再生粗骨料取代率的影响。根据试验和理论研究,提出了钢管再生混凝土轴心受压短柱的钢管及核心再生混凝土纵向平均应力与纵向平均应变的关系曲线的计算表达式,进而获得了钢管再生混凝土轴心受压短柱的轴向荷载与纵向应变关系曲线的计算方法。